生物柴油研究与应用现状_吴慧娟
生物柴油的技术创新与应用前景
生物柴油的技术创新与应用前景近年来，生物柴油作为一种新型的清洁能源，逐渐受到了人们的关注和重视。
随着环保意识的不断提高和能源危机的日益加剧，生物柴油逐渐成为了未来的发展方向。
本文旨在探讨生物柴油的技术创新与应用前景。
一、生物柴油的定义生物柴油是指由植物油、动物油或废弃油脂等天然物质制成的燃料。
与传统的石油燃料相比，生物柴油具有更低的碳排放、更少的空气污染和更高的可再生性。
二、生物柴油的制作过程生物柴油的制作过程主要包括四个步骤：提纯、酯化、洗涤和干燥。
首先，将油脂提取出来，并进行脱水、脱酸、脱杂质等处理，使油脂达到饱和状态。
然后，通过添加催化剂和甲醇进行酯化反应，将油脂转化为生物柴油。
接下来，对产生的沉淀进行洗涤和干燥处理，最终制得生物柴油。
三、生物柴油的技术创新随着生物柴油领域的不断发展，越来越多的科研机构和企业开始进行技术创新。
以下是一些值得关注的创新技术：1. 空气离子技术。
这种技术可以增加生物柴油的燃烧效率并减少排放物的产生。
2. 生物柴油添加剂。
这些添加剂可以减少生物柴油的发泡率、提高粘度和减少积碳，从而增加生物柴油的使用寿命。
3. 生物柴油的微生物降解技术。
通过人工筛选合适的微生物，可以使生物柴油在自然环境下更容易降解，减少对环境的污染。
四、生物柴油的应用前景随着生物柴油技术的不断创新和发展，其应用前景也变得越来越广阔。
1. 减少碳排放和环境污染。
生物柴油可以减少碳排放、减少空气污染并保护环境。
2. 可再生性强。
生物柴油可以通过种植新的植物来不断更新补充，具有很强的可再生性。
3. 节约能源成本。
生物柴油可以利用废旧油脂等资源，减少成本，实现资源再利用。
4. 推动农业发展。
生物柴油生产需要种植农作物，从而可以促进农业的发展和增加农民收入。
不过，生物柴油也存在一些问题。
如生产过程中可能产生大量的废水和污染物；生物柴油的质量和备件等问题也需要得到完善。
五、结语在未来能源和环境问题日益严峻的情况下，生物柴油作为一种新型清洁能源，具有非常广阔的应用前景。
生物柴油生产的新技术及其环境效益
生物柴油生产的新技术及其环境效益近年来，由于能源需求的不断增长，全球温室气体排放问题日益突出。
为了应对这一挑战，人们开始探索可再生能源，其中生物柴油就成为了一个备受关注的领域。
生物柴油的生产、使用对环境及经济都有很多优势。
本文将探讨生物柴油生产的新技术及其环境效益。
一、生物柴油发展现状生物柴油是指利用植物油、动物油或废弃油脂等生物基质加工而成的替代石油柴油的燃料。
生物柴油由于具有可再生性和环保性等特点，被广泛应用于农业、航空、汽车、机械等领域。
目前，生物柴油生产技术已取得很大进展，产量也在不断增长。
例如，美国在2019年生产的生物柴油量达到了12.5亿加仑，而欧盟在2020年的生物柴油产量则高达159亿升。
二、生物柴油的生产技术生物柴油的生产主要由酯化和转化两个步骤组成。
酯化反应是将油脂或动植物油和酒精在存在酸性催化剂的条件下进行的反应，生成甲酯或乙酯等脂肪酯。
而转化反应是将脂肪酯和水在存在碱性催化剂的条件下进行的反应，生成甘油和甲酸等产物。
最终通过蒸馏、干燥等步骤，生产出符合标准的生物柴油产品。
近年来，一些新的生产技术也得到了应用，如微生物发酵生产生物柴油、超临界反应和生物催化技术等。
其中微生物发酵技术是一种新兴的生物柴油生产技术，它利用厌氧菌、好氧菌等微生物将油脂分解成甘油和脂肪酸，再进行脂肪酯化反应得到生物柴油。
这种技术无需对废弃油脂进行预先处理，降低了生产成本，同时还能利用一些不适宜作食用油的材料作为原料。
三、生物柴油的环境效益相比传统柴油，生物柴油具有许多环境优势。
首先，生物柴油的燃烧排放物少，尤其是二氧化碳等温室气体的排放量远低于石油柴油。
其次，生物柴油可降低空气污染的产生。
事实上，生物柴油的使用对氧化氮和颗粒物排放量的降低效果都非常明显，同时也降低了人体吸入有害物质的风险。
最后，生物柴油对水环境的污染也较小。
因为其生产使用的原料与废弃物的处理，能够减少废水、废油等有害污染物的排放。
生物柴油技术的研究现状及应用前景
生物柴油技术的研究现状及应用前景随着全球气候变化问题的日益突出，各国之间加速推进清洁能源的开发和利用。
而生物能源作为其中之一，受到更多的关注和重视。
生物柴油，则是生物能源中一个备受关注的领域。
一、什么是生物柴油？生物柴油又称为绿色柴油或生质柴油。
它是一种由动植物油、动植物脂肪或废弃物转化而来的燃料，是一种可再生能源和低碳环保的燃料。
相对于传统柴油，生物柴油可以大幅减少二氧化碳的排放，减缓人类对环境的破坏，与此同时还具有较高的燃烧效率和稳定性。
二、生物柴油技术的研究现状1.生物柴油生产技术瓶颈问题生物柴油生产技术中，关键要素包括原料收购、生物柴油制备、储存、运输、加注等。
其中，生物柴油制备技术是生产中非常关键的环节。
目前，欧美和日本等发达国家已经基本掌握了生物柴油分类制备技术，但是生物柴油性质复杂、成分多样，其生产过程仍然存在着许多难题，如原料利用率较低，节能效果不尽人意，环保措施需要改善等。
2.关键技术的突破近年来，随着生物技术、化学工程、材料科学等领域的不断发展，生物柴油制备技术中出现了一些关键技术的突破，包括了酶催化、微生物发酵、化学催化等。
例如，酶催化技术利用了天然的酶或是人工启发的酶，可以在较低的温度下，高效、稳定地催化酯化反应，其制备的生物柴油品质较高，可以与传统柴油相媲美。
3.生物柴油高效催化技术生物柴油的催化制备技术经过不断的研究和实践，在高效转化废水、糠醛、生物油等废弃物转化成高质量的柴油方面已取得了显著的进展。
例如，固态催化技术的出现，可以显著降低催化过程中的中毒问题，并提高柴油品质；而金属氧化物等催化剂的应用，可以增强对复杂原料的适应能力，实现多种生物油废弃物的转化利用。
三、生物柴油的应用前景生物柴油的整个生产过程都充满了绿色环保和可持续性的理念，是一个高效、低排放、多元化市场的大有前景的发展领域。
1.生物柴油的市场前景随着全球节能减排目标的紧迫性和环保理念的深入人心，生物柴油作为一种具有潜在优势的生物燃料，在许多重要的国家中已经得到了广泛的应用和推广。
生物柴油研究与应用现状
生物柴油研究与应用现状摘要：随着环境污染问题的日益严重和能源危机的日益紧迫，迫使人们急需寻找一种不仅清洁的、对环境友好的、而且可再生的能源。
生物柴油的可再生性和清洁性引起了世界各国的重视。
综述了生物柴油在国内外的生产应用现状、发展趋势以及发展生物柴油对我国的意义。
并对生物柴油生产方法的研究进展进行详细的介绍，重点介绍了酯交换反应，对生物柴油目前还存在的问题进行了分析。
石油是国家经济社会发展和国防建设极其重要的战略物资。
但近年来，石油供应出现紧缺，石油价格居高不下，各国从环境保护和资源战略的角度出发，积极探索发展一些可以再生、清洁的对环境友好的能源。
生物柴油作为优质的柴油代用品，对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。
我国是一个石油短缺的国家，石油资源数量较少，生产能力增长缓慢。
但随着生活水平的提高，石油的需求急剧增长，供应缺口越来越大。
2005年我国生产原油1.815亿t，进口原油1.27亿t，成品油净进口1742万t，石油对外依存度已达42.9%。
这种状况不仅给石油供应带来很大的压力，而且也危及到国家能源安全。
另一方面我国环境状况也不容乐观，而能源使用过程中带来的污染是一个重要方面。
因此，在我国发展生物柴油具有更大的意义。
1国内外生物柴油应用情况1.1美国美国是最早研究生物柴油的国家之一，原料是以大豆油为主。
生物柴油在美国的商业应用始于20世纪90年代初，但直到近几年才逐渐形成规模，并已成为该国发展最快的替代燃油，产量从1999年的50万加仑猛增到2000年的500万加仑。
目前美国已有4家生产厂家，总生产能力达30万t/a，预计到2011年美国生物柴油的生产能力将达115万t/a。
美国在生产柴油的研制过程中，生产成本的合理化，适宜原料的选择及理化特性的改进方面都取得了突破性的进展。
为促进生物燃料的发展，美国政府采取了有力的补贴措施。
1.2欧洲生物柴油使用最多的是欧洲，份额已占到成品油的5%，2001年生物柴油产量已超过100万t，主要以油菜为原料，目前在欧盟各国以前通常被用来做饲料用的废食用油脂，现在也正转向生产生物柴油。
生物柴油的现状与发展前景
生物柴油的现状与发展前景【摘要】生物柴油是一种利用植物油或动物脂肪等生物质资源制造的燃料，具有绿色环保、可再生等优势。
随着环保意识的增强和能源需求的增长，生物柴油的市场需求持续增加。
生物柴油的生产技术不断创新，市场现状显示生物柴油在汽车、船舶等领域已开始广泛应用。
各国政府也纷纷出台支持政策，为生物柴油产业发展提供了有力支持。
未来，生物柴油将成为可持续能源的重要组成部分，市场前景广阔。
政府和企业应加大对生物柴油产业的支持和投入，推动其健康发展，实现绿色能源的转型。
【关键词】生物柴油、现状、发展前景、定义、优势、需求增长、生产技术、市场现状、国家政策支持、应用领域、可持续能源、支持投入、未来、增长。
1. 引言1.1 生物柴油的定义生物柴油是一种由植物油、动物油或废弃食用油脂等生物质原料通过化学反应制成的一种绿色环保燃料。
生物柴油可以替代传统石油柴油，具有较高的燃烧效率和环保性，是一种可再生能源。
生物柴油通过生物质的转化过程，将生物质中的油脂分子与醇类酯化反应制得。
生物柴油的燃烧排放物中含硫量低、氮氧化物和颗粒物排放低、碳足迹小等优点，能有效降低温室气体排放，对环境更加友好。
生物柴油的生产技术逐渐成熟，市场需求不断增长，各国政府也相继出台政策支持生物柴油产业的发展。
生物柴油的推广应用领域也逐渐扩大，包括交通运输、农业机械、工业用油等多个领域。
生物柴油的定义不仅包含了其成分和制备方法，还体现了其环保、可持续等特点，是未来绿色能源发展的重要一环。
1.2 生物柴油的优势1. 环保优势：生物柴油是可再生能源，其生产过程中产生的二氧化碳排放量较少，能有效减少对大气环境的污染。
相比传统石油燃料，生物柴油燃烧产生的硫、氮氧化物等有害物质较少，对环境友好。
2. 能源安全优势：生物柴油的生产原料主要来源于农作物、植物油等可再生资源，相比非可再生能源石油，生物柴油的生产成本更稳定，能减轻对石油资源的依赖，有助于保障能源安全。
生物柴油的研究现状和技术发展趋势
生物柴油的研究现状和技术发展趋势随着人们对环境问题的持续关注和生态环境的加速恶化，替代燃料逐渐成为了全球各个国家的共识。
近年来，生物柴油已经成为了一种备受关注的替代燃料。
本文将从生物柴油的概念、生产工艺、应用场景以及技术发展趋势等几个方面展开讲述。
一、生物柴油概念生物柴油是由植物、动物和其他生物性原料制成的一种新型环保燃料，其容易降解、无毒无害、燃烧后产生的污染物大幅降低。
相比传统燃油，生物柴油污染物排放量可降低80%以上，是一种更加环保的替代燃料。
二、生物柴油生产工艺生物柴油技术路线主要包括生产中的原料获取、制备、精制和储存等环节。
其中，原料选择是生产生物柴油的第一步，目前广泛应用的原料有大豆、菜籽、棉籽、玉米、葵花籽等油料作物，还包括食用油以及动物油脂等。
生产工艺主要分为两种：一是酯化法，即将油脂或者油料经过酯化反应后制得生物柴油；二是生物质化学法，即将生物质材料进行多级加工处理后，制得生物柴油。
在酯化法中，首先将原料油经加热后与酸催化剂反应，得到烷基脂肪酸甲酯。
然后，将甲酯与甲醇进行反应制得甲酯丙酮中间体，最后去除杂质即可得到最终的生物柴油。
在生物质化学法中，处理流程相对复杂，需要进行补气、氧化和酸苏州等多个环节的反应，但成品质量较高，是一个逐渐电竞成熟的工艺。
三、生物柴油应用场景生物柴油的应用场景日渐扩大，其主要应用于交通运输领域，如柴油车、火车、船舶等。
目前，许多发达国家开始推广绿色交通政策，生物柴油成为了一种星战泰篮具应用价值的替代燃料。
此外，生物柴油还广泛应用于农业机械、供热、城市燃气等领域，对降低交通高峰期对城市的污染重要作用。
四、生物柴油发展趋势随着国内外生物技术不断发展，以及环保政策的推进，生物柴油已然成为了未来替代燃料市场的重要组成部分。
首先，在原材料使用上，尽管当前主流安集酯化法工艺的生产成本高，但是在未来生物材料的供应丰富、引入新的高效催化剂以及工艺改进等因素的作用下，生产成本有望大幅降低，促进生物柴油大规模应用。
生物柴油生产技术的研究现状及其在能源转型中的应用
生物柴油生产技术的研究现状及其在能源转型中的应用生物柴油是一种由生物质原料制成的可再生能源。
它可以取代传统的石油燃料，减少温室气体的排放，是一种重要的替代燃料。
目前，生物柴油的生产技术已经取得了巨大的进展，并且在能源转型中起着重要的作用。
生物柴油的生产技术主要包括原料选择、预处理、转化、精制等环节。
原料选择是生物柴油生产过程中的第一步，目前常用的原料有植物油及其副产品、动物脂肪和废弃食用油等。
不同原料的特性和成本决定了生物柴油的生产成本和品质。
预处理阶段主要是对原料进行净化和酯化反应，使其成为可用于生物柴油生产的原料。
转化阶段是将酯化后的原料进行催化转化，生成生物柴油。
精制阶段主要是提高生物柴油的纯度和稳定性，去除其中的杂质和不良成分。
目前，生物柴油生产技术已经非常成熟，并且在全球范围内得到广泛应用。
根据原料的不同，可以将生物柴油分为一代生物柴油和二代生物柴油。
一代生物柴油主要使用粮食作物、油料作物和植物油副产品等原料生产，由于存在用地竞争和食品安全等问题，逐渐被二代生物柴油所替代。
二代生物柴油主要使用非粮食原料，如木质纤维素、秸秆和废弃物等进行生产，不仅避免了用地竞争，还能够有效利用农业和城市废弃物资源，减少环境污染。
生物柴油在能源转型中具有重要的应用前景。
首先，生物柴油是一种可再生能源，与传统的石油燃料相比，能够减少温室气体的排放，缓解全球气候变暖的问题。
其次，生物柴油的生产过程中使用的原料主要来自农林渔牧业和城市废弃物，有利于促进农业和农村经济的发展，提高农民收入。
再者，生物柴油的应用对车辆的引擎性能和排放质量基本没有影响，可以直接替代传统的石油柴油，降低对进口石油的依赖程度，提高国家能源安全。
然而，生物柴油产业在大规模商业化应用中仍然面临一些问题和挑战。
首先，生物柴油的生产成本较高，主要是原料成本和生产工艺造成的。
其次，生物柴油在低温环境下的性能和稳定性较差，需要进一步研究和改进。
另外，生物柴油的产量和质量控制也是一个重要的问题，需要建立完善的生产管理体系和相关的标准和规范。
生物柴油的现状与发展前景
生物柴油的现状与发展前景随着世界经济和人类生活的迅猛发展，传统石油资源逐渐枯竭，环保和可持续发展问题日益凸显。
因此，寻找新的、可持续发展的能源已成为全球焦点。
而生物柴油作为一种新型燃料，因其可再生、环保等特性，引起了人们的广泛关注。
本文将对生物柴油的生产、使用、市场现状及发展前景进行介绍，并且探讨生物柴油在社会发展中的作用。
生物柴油的生产生物柴油是从动植物油或脂肪酸酯制成的，并且通常是将食用油厂粕、藤麻油厂粕、棉籽油厂粕、油茶籽当做原料进行加工。
制造生物柴油的过程，主要包括油脂加工、酯化反应、洗脱和脱酸等步骤。
在生物柴油的制造过程中，油脂加工是非常重要的一个步骤。
因为原料的质量对生物柴油的质量及产量都有很大的影响。
如果使用低质量的原料，生物柴油的产量和质量都会受到影响。
所以，在选择原料时，必须考虑其质量和成本之间的平衡。
酯化反应是制造生物柴油不可缺少的一个步骤。
在酯化反应的过程中，原料油脂与醇发生反应，生成酯类化合物，即生物柴油。
一般情况下，制造生物柴油所用的醇通常是甲醇。
此外，生物柴油还需要进行洗脱和脱酸等处理，以去除杂质和净化。
生物柴油的使用生物柴油的使用范围非常广泛。
生物柴油可以直接替代石油柴油使用。
它是一种清洁、环保、性能良好的燃料，可以用于公路运输、农业、航空、建筑等领域。
在公路运输领域，生物柴油在欧洲和美国等国家的市场份额已经超过5%。
此外，在农业领域，生物柴油也有着广泛的应用。
在农业机械上使用生物柴油可以减少燃料成本，同时减少对环境的影响。
在航空领域，一些航空公司也开始使用生物柴油为飞机提供动力。
生物柴油的市场现状生物柴油作为一种新型燃料已经吸引了越来越多的投资者。
据统计，2018年全球生物柴油市场规模约为112.3亿美元。
其中，美国、欧洲和亚太地区是全球生物柴油市场的主要推动者。
在美国，生物柴油是一种非常受欢迎的燃料之一。
2018年，美国生物柴油产量已经超过25亿加仑。
在欧洲，生物柴油也得到了广泛应用。
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生物柴油研究与应用现状吴慧娟,许世海,张文田(后勤工程学院,重庆400016)摘要:随着环境污染问题的日益严重和能源危机的日益紧迫,迫使人们急需寻找一种不仅清洁的、对环境友好的、而且可再生的能源。
生物柴油的可再生性和清洁性引起了世界各国的重视。
综述了生物柴油在国内外的生产应用现状、发展趋势以及发展生物柴油对我国的意义。
并对生物柴油生产方法的研究进展进行详细的介绍,重点介绍了酯交换反应,对生物柴油目前还存在的问题进行了分析。
关键词:生物柴油;可再生能源;酯交换反应中图分类号:TE626.24 文献标识码:C 文章编号:0253-4320(2007)S1-0013-04Research and application situation of biodieselW U Hui -juan ,XU Shi -hai ,ZHA NG Wen -tian(College of Logistical Engineering ,Chongqing 400016,China )Abstract :With the increasin g urgency of both energy crisis and environ mental pollution ,there is an urgent need to find a kind of alternative fuel source which is clean ,environmental -friendly and reproducible .Biodiesel attracts notice all around the world because of its cleanness and reproducibility .The research and application situation of biodiesel in China and other countries ,as well as its importance to China are reviewed in this paper .The production technology ,especially transesterification ,is introduced in detail .The shortcomings of biodiesel are also discussed .Key words :biodiesel ;reproducible energy source ;transesterification 收稿日期:2006-11-27 作者简介:吴慧娟(1982-),女,硕士研究生,主要研究方向为燃料与燃料化学,sing4757@s ina .com 。
石油是国家经济社会发展和国防建设极其重要的战略物资。
但近年来,石油供应出现紧缺,石油价格居高不下,各国从环境保护和资源战略的角度出发,积极探索发展一些可以再生、清洁的对环境友好的能源。
生物柴油作为优质的柴油代用品,对经济可持续发展,推进能源替代,减轻环境压力,控制城市大气污染具有重要的战略意义。
我国是一个石油短缺的国家,石油资源数量较少,生产能力增长缓慢。
但随着生活水平的提高,石油的需求急剧增长,供应缺口越来越大。
2005年我国生产原油1.815亿t ,进口原油1.27亿t ,成品油净进口1742万t ,石油对外依存度已达42.9%。
这种状况不仅给石油供应带来很大的压力,而且也危及到国家能源安全。
另一方面我国环境状况也不容乐观,而能源使用过程中带来的污染是一个重要方面。
因此,在我国发展生物柴油具有更大的意义。
1 国内外生物柴油应用情况1.1 美国美国是最早研究生物柴油的国家之一,原料是以大豆油为主。
生物柴油在美国的商业应用始于20世纪90年代初,但直到近几年才逐渐形成规模,并已成为该国发展最快的替代燃油[1],产量从1999年的50万加仑猛增到2000年的500万加仑。
目前美国已有4家生产厂家,总生产能力达30万t /a[2],预计到2011年美国生物柴油的生产能力将达115万t /a 。
美国在生产柴油的研制过程中,生产成本的合理化,适宜原料的选择及理化特性的改进方面都取得了突破性的进展。
为促进生物燃料的发展,美国政府采取了有力的补贴措施。
1.2 欧洲生物柴油使用最多的是欧洲,份额已占到成品油的5%,2001年生物柴油产量已超过100万t ,主要以油菜为原料,目前在欧盟各国以前通常被用来做饲料用的废食用油脂,现在也正转向生产生物柴油[3]。
据Frost &Sulivan 企业咨询公司最新发表的“欧盟生物柴油市场”报告,为实现“京都议定书”规定的目标(在2008—2012年期间,减少二氧化碳排放量8%),欧盟即将出台鼓励开发和使用生物柴油的新规定,如对生物柴油免征增值税,规定机动车使用生物动力燃料占动力燃料营业总额的最低份额。
为了便于推广使用,德国、意大利等国也都制定了生·13·第27卷增刊(1)现代化工June 20072007年6月Modern Chemical Industry物柴油技术标准,并制定了相应的优惠政策,如德国农民种植为生物柴油作原料的油菜籽可获得1000马克/公顷补贴,并对生产生物柴油予以免税。
至2007年,欧盟生物柴油营业额将从2000年的5.035亿美元猛增至24亿美元,年均增长率达25%。
预计到2010年欧洲各国的生物柴油生产总量达830万t[4]。
2000年德国的生物柴油已达45万t,德国还于2001年在海德地区投资5000万马克,兴建年产10万t的生物柴油装置。
法国有7家生物柴油生产厂,总能力为40万t/a,使用标准是在普通柴油中掺加5%生物柴油,对生物柴油的税率为零。
1.3 其他国家日本1995年开始生产生物柴油。
目前日本每年产生废食用油40万t,为生产生物柴油提供了丰富的原料[5]。
在日本政策科学研究所制定的2000—2005年的发展规划中,规定每年使用40万L 废食用油调配的生物柴油,即当年柴油消费量的1%。
日本的东京和长野有4座工厂,使用复循环烹饪油生产生物柴油,产品售价低于石油基柴油。
日本政府已批准生物柴油作为商品燃料由加油站销售。
泰国发展生物柴油计划已于2001年7月发布,第一套生物柴油装置已经投运,并实施税收减免政策。
加拿大Dynamotive技术公司宣布,已在6桶/天(1桶=158L)的鼓泡流化床装置上热解蔗渣生产出优质生物柴油。
巴西东北部塞阿拉联邦大学经过20年的研究,以蓖麻油为原料,以氢氧化钠为催化剂,对蓖麻油进行酯交换,生产生物柴油。
南联盟PIB工程公司宣布,该公司与多家研究所合作开发的用油菜籽制取生物柴油的技术已经通过欧洲环保机构的多项测试,并正式投入商业生产。
在新西兰,人们利用肉联厂的副产品油脂来生产生物柴油。
1.4 中国我国有丰富的植物油脂及动物油脂资源,每年豆油产量达6000万t,而且餐饮业产生大量的煎炸油,如加以充分利用,有很大的发展空间。
目前国内对生物柴油的生产和应用也进行了开发,已研制成功利用菜籽油、大豆油、米糠油脚料、工业猪油、牛油及野生小桐籽油等作为原料,经过甲醇酯化,生产生物柴油的技术,其产品不仅可以作为代用燃料直接使用,而且还可以作为清洁柴油的添加剂,部分科技成果已达到国际先进水平。
如海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司都已开发出拥有自主知识产权的技术,相继建成了规模超过万吨的生产厂。
另外,北京化工大学的生物酶法制生物柴油技术已经获得一定成果。
研究内容涉及到油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良及其加工工艺和设备。
2 生产方法的研究进展2.1 直接混合法直接混合法就是将植物油和矿物油按一定比例混合后直接作为发动机燃料。
结果表明,内燃机直接使用植物油时其动力性能和超负荷性能好,热效率高,但除了少数植物油外(如桉树油),植物油直接用作柴油机燃料有许多缺陷。
其黏度比普通柴油高几倍至几十倍,从而导致雾化困难,燃烧不完全;闪点比普通柴油高100多℃,易挥发物少,着火延迟期长,启动困难;十六烷值低于普通柴油,酸值高于普通柴油,初馏点、50%、90%馏出温度均高于普通柴油,导致燃烧室积碳严重,出现活塞环黏结、输油管或滤清器堵塞等现象;燃烧不完全和未燃烧的植物油沿汽缸壁进入润滑油,使润滑油受污染而变质,引起零部件磨损加剧[6]。
后来有人设想将天然油脂与柴油混合以降低其黏度,改善其挥发性。
经Amans、Zjiejewski等人研究发现该方法中,植物油的高黏度、所含的酸性组分游离脂肪酸以及在贮存和燃烧过程中,因氧化和聚合而形成的凝胶、碳沉积和润滑油黏度增大等都是不可避免的严重问题。
2.2 微乳化法微乳化法是将植物油与甲醇、乙醇和1-丁醇等低碳醇溶剂形成微乳化液,虽然也是解决动植物油高黏度的办法之一,但在试验室规模的耐久试验中发现会产生积炭严重,燃烧不完全,以及润滑油黏度增加等问题[7]。
2.3 热裂解法裂解法是在热或热和催化剂作用下,一种物质转变成另一种物质的过程。
它是在空气或氮气流中由热能引起化学键断裂而产生小分子的过程[8]。
最初对植物油进行热裂解的目的是为了合成石油。
Schwab等[9]对大豆油热裂解的产物进行了分析,发现烷烃和烯烃的含量很高,占总质量的60%。
还发现裂解产物的黏度比普通的大豆油下降了3倍多,但是该黏度还是远高于普通柴油的黏度值。
该方法虽然过程简单,无污染产生,但裂解设备昂贵,其程度很难控制,且当裂解混合物中硫、水、沉淀物及铜片腐蚀值在规定范围内时,其灰分、碳渣和·14·现代化工第27卷增刊(1)浊点就超出了规定值。
2.4 酯交换法酯交换法是目前国内外应用最广泛的生物柴油生产方法。
该种方法是以动植物油以及废餐饮油为原料和醇在催化剂作用下进行酯交换反应,生成脂肪酸单酯和甘油,从而可以达到降低分子量改善其性能的目的。
由于该反应是可逆反应,所以醇的量越大越有利反应的进行,产率越高。
但醇量越大分离越困难。
醇一般用低碳醇,如甲醇,乙醇、丙醇、丁醇和戊醇[10]。
其中最为常用的是甲醇,这是由于甲醇的价格较低,同时其碳链短、极性强,能够很快地与脂肪酸甘油酯发生反应,且碱性催化剂易溶于甲醇。
该反应可用酸、碱或酶作催化剂,也可以在无催化剂的条件下进行。
2.4.1 碱催化酯交换反应用做催化剂的碱有NaOH、KOH、碳酸盐和烷基氧化物(例如甲醇钠、乙醇钠、异丙醇钠和正丁醇钠)。
在无水情况下,碱性催化剂酯交换活性通常比酸催化剂高。
传统的生产过程是采用在甲醇中溶解度较大的碱金属氢氧化物作为均相催化剂。
一般, CH3ONa的催化效率比NaOH高,但Ma等[11]分别用NaOH和CH3ONa催化牛油脂的酯交换反应时,发现达到最大活性所需的催化剂的量分别是0.3%和0.5%。